論文の概要: Extension of Noether's theorem in PT-symmetric systems and its
experimental demonstration in an optical setup
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.07314v1
- Date: Wed, 18 Jan 2023 05:32:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-19 16:45:29.360488
- Title: Extension of Noether's theorem in PT-symmetric systems and its
experimental demonstration in an optical setup
- Title（参考訳）: PT対称系におけるネーターの定理の拡張と光学装置における実験的実証
- Authors: Q. C. Wu, J. L. Zhao, Y. L. Fang, Y. Zhang, D. X. Chen, C. P. Yang,
and F. Nori
- Abstract要約: 我々はネーターの定理を重要なPT対称系のクラスに拡張する。
PT-対称単一量子ビット系と2量子ビット系におけるネーターの定理の拡張について実験的に検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3957768262206625
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Noether's theorem is one of the fundamental laws in physics, relating the
symmetry of a physical system to its constant of motion and conservation law.
On the other hand, there exist a variety of non-Hermitian parity-time
(PT)-symmetric systems, which exhibit novel quantum properties and have
attracted increasing interest. In this work, we extend Noether's theorem to a
class of significant PT -symmetric systems for which the eigenvalues of the
PT-symmetric Hamiltonian H change from purely real numbers to purely imaginary
numbers,and introduce a generalized expectation value of an operator based on
biorthogonal quantum mechanics. We find that the generalized expectation value
of a time-independent operator is a constant of motion when the operator
presents a standard symmetry in the PT -symmetry unbroken regime, or a chiral
symmetry in the PT-symmetry broken regime. In addition, we experimentally
investigate the extended Noether's theorem in PT -symmetric single-qubit and
two-qubit systems using an optical setup. Our experiment demonstrates the
existence of the constant of motion and reveals how this constant of motion can
be used to judge whether the PT -symmetry of a system is broken. Furthermore, a
novel phenomenon of masking quantum information is first observed in a PT
-symmetric two-qubit system. This study not only contributes to full
understanding of the relation between symmetry and conservation law in PT
-symmetric physics, but also has potential applications in quantum information
theory and quantum communication protocols.
- Abstract（参考訳）: ネーターの定理(英: Noether's theorem)は物理学の基本法則の一つで、物理系の対称性と運動と保存則の定数を関連付ける。
一方、非エルミートパリティ時間(pt)対称系には様々な種類があり、新しい量子特性を示し、関心を集めている。
本研究では、ネーターの定理を、pt対称ハミルトニアン h の固有値が純粋実数から純粋虚数へ変化する重要な pt-対称系のクラスに拡張し、生物直交量子力学に基づく作用素の一般化された期待値を導入する。
時間非依存作用素の一般化期待値は、PT対称性の非破壊状態における標準対称性またはPT対称性の破壊状態におけるカイラル対称性を示すときの運動定数である。
さらに,光学装置を用いたPT-対称単量子系と2量子系におけるネーターの定理の拡張を実験的に検討した。
本実験は, 運動定数の存在を実証し, この運動定数を用いてシステムのPT対称性が壊れているかどうかを判断する。
さらに、量子情報をマスキングする新しい現象がPT対称2量子ビット系で最初に観測される。
この研究は、pt対称性物理学における対称性と保存則の関係を完全に理解するだけでなく、量子情報理論や量子通信プロトコルにも応用できる可能性がある。
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